國人冠狀動脈各向異性超彈性模型建立及耦合分析.pdf

1、冠狀動脈負(fù)責(zé)供給心臟血液,對維持人體正常的生理活動起著重要作用。從上個世紀(jì)六十年代生物力學(xué)誕生以來,很多學(xué)者都在致力于通過大量的,或健康,或病態(tài)的案例來揭示患病的力學(xué)機(jī)理,試圖建立起冠狀動脈的力學(xué)模型。近年來,生物力學(xué)關(guān)于血管的研究更是取得了長足的發(fā)展。2000年,Holzapfel提出了一種新型的冠狀動脈本構(gòu)模型,該模型基于真實的冠狀動脈性質(zhì),包含了各向異性、非線性、超彈性或擬彈性性質(zhì),由三層結(jié)構(gòu)組成。而后,Gasser和Ogden又

2、對模型進(jìn)行了進(jìn)一步的完善。至此,一種最接近動脈本身力學(xué)屬性的模型建立起來,記為“HGO”模型。本文采用了該模型利用有限元方法,對冠狀動脈的力學(xué)特性做了分析研究,目的是獲得國人冠脈在受到支架擴(kuò)張后力學(xué)響應(yīng)以及相關(guān)應(yīng)力分布情況,為冠脈介入手術(shù)提供參考。
　　本文針對國人與西方人冠脈力學(xué)強(qiáng)度上的差異性,對冠脈材料參數(shù)C10,k1提出了合理性假設(shè),將參數(shù)變化范圍固定在一個數(shù)量級內(nèi),在此基礎(chǔ)上對冠脈各層進(jìn)行了單軸拉伸模擬,得到了與國人右冠狀

3、動脈(PCA)近側(cè)段實驗結(jié)果十分接近的a2組參數(shù)。之后鑒于殘余應(yīng)力、應(yīng)變在改善血管應(yīng)力水平方面的重要性,本文研究了不同參數(shù)、不同張開角條件下的血管周向殘余應(yīng)力、應(yīng)變分布。這一方面給明確了殘余應(yīng)變的在血管中的分布特征,另一方面也證實我們關(guān)于材料參數(shù)變化范圍假設(shè)的正確性,同時也為后續(xù)建立含有殘余應(yīng)變的“HGO”本構(gòu)模型打下了堅實基礎(chǔ)。最終建立了不同參數(shù)下的,含有殘余應(yīng)變的冠脈-支架接觸耦合模型,得到了隨支架擴(kuò)張尺寸的周向、軸向、徑向應(yīng)力,并

4、采用有理式擬合得到了具有極高擬合優(yōu)度的應(yīng)力-擴(kuò)張尺寸擬合方程。
　　殘余應(yīng)變的研究使我們了解了材料參數(shù)、張開角對應(yīng)變的影響。認(rèn)識到了殘余應(yīng)變在血管中存在對動脈壁生理優(yōu)化,改善應(yīng)力水平的重要性和必要性。
　　應(yīng)力-擴(kuò)張尺寸擬合方程的提出對介入手術(shù)大有裨益,方程將支架擴(kuò)張導(dǎo)致的動脈血管應(yīng)力增大以準(zhǔn)確的數(shù)值形式表述出來。將通過實驗獲得的血管極限應(yīng)力代入擬合方程中就可以得出支架具體的擴(kuò)張尺寸,這對介入手術(shù)將具有較高的數(shù)值參考價值,在